（python）面向对象

一、面向对象概述

　　要了解面向对象，就需要先了解面向过程的概念，那么什么是面向过程编程呢？最具代表性的就是C语言了，所谓面向过程编程就是在做一件事的时候，需要按步骤进行，第一步干什么，第二步干什么，这种编程方式适合问题规模较小，需要步骤化处理逻辑的业务。

　　了解了面向过程编程，那么就容易理解面向对象编程了，官方解释是一种认识世界、分析世界的方法论，将万事万物都抽象为类的方法。这种概念较为抽象不方便理解，以生活中的示例为例，所谓面向对象就是你吃鱼，你属于一个对象（实例），鱼也属于一个对象（实例），那么吃就是动作（方法）了。我们可以将具体的事物抽象成对象（实例）（人、鱼是有无数具体的个体抽象出来的），将动作抽象成方法，这种抽象方式就是面向对象编程，而python使用的正是这种编程方式。

　　之前面向对象有两个概念，类和对象。那么什么是类呢，类是一种抽象的概念，是万事万物的抽象，是一类事物共同特征的集合，也就是属性和方法的集合。现在又出来了属性和方法，所谓属性就是对象状态的抽象，用数据结构来描述，通俗来讲每个人都有名字、身高体重等信息，这些信息是个人的属性，但是，这些信息不属于特定的某一个人，它是抽象的概念，不能保留具体的值；所谓方法就是对象行为的抽象，用操作名和实现该操作的方法来描述，通俗来讲就是类中解决某一实现方法的功能。什么是对象呢？对象就是抽象的类的具体的实例，一个类可以有多个对象（实例），每个对象都有其特有的属性，可以通过具体的实例来实现自己需要实现的方法。

二、面向对象的三要素

1、封装

　　将数据和操作组装到一起，对外只暴露一些接口，通过接口去访问对象。通俗来讲就是你驾驶一辆汽车，不需要去了解汽车的构造细节，只需要知道使用什么部件怎么驾驶就可以了。

2、继承

　　可以继承父类的某些方法和属性，也可以重写父类的某些方法和属性实现个性化，多复用性。通俗来讲就是人类继承自动物类，孩子继承父母的特征。有单一继承和多继承。

3、多态

　　继承自动物类的人类，人类的“吃”操作和猫类的不同。这是面向对象编程最灵活的地方。

三、类的抽象

一、类的定义

1、语法：

class ClassName:
    语句块

• 使用class关键字来定义一个类
• 类名必须使用大驼峰的方式来进行命名（每个单词的首字母大写）
• 类在定义完成后，就产生了一个类对象，绑定到了标识符ClassName上

2、举例

class MyClass:
    """A example class"""
    x = "abc"  # 类属性，类变量

    def foo(self):  # 类属性，类方法
        return "My Class"


print(MyClass.x)  # abc
print(MyClass.foo)  # <function MyClass.foo at 0x000000E545931840>
print(MyClass.__doc__)  # A example class

• 类对象：类的定义就会生成一个类对象。
• 类属性：类中的变量和方法都是类的属性。
• 可以通过类名直接调用其中的属性，x、foo都是类的属性，__doc__也是属性。
• foo是方法对象method，不是普通的函数对象function了，它一般要求至少有一个参数，第一个参数就是self（标识符，可以换其他名字，但是不建议换，规范），这个参数位置就留给了self，self指代当前实例本身。

四、实例化

　　抽象出来的类，可以通过具体的实例来实现特有的属性和方法，下面来演示实现类的实例化。

a = ClassName()  # 实例化

　　使用上面的语法，就调用了类的实例化方法，完成实例化，创建了一个该类的对象（实例），例如：

tom = Person()
jerry = Person()

　　上面的tom、jerry都是类Person的实例，它们两个是不同的实例，即使使用同样的参数实例化，得到的也是不同的对象。

　　在实例化之后，会自动调用__init__方法进行初始化。

1、__init__方法

　　对实例进行初始化，MyClass()实际上调用的就是__init__(self)方法，可以不去定义，它会隐式去调用这个方法。演示如下：

class MyClass:
    def __init__(self):
        print("实例化之后调用init方法")

MyClass()  # 实例化之后调用init方法

　　init可以传递多个参数，注意第一个位置必须是self，并且不能有返回值。可以通过实例化后的对象去调用类中的属性：

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name  # 将实例化传递进来的参数赋值给类属性
        self.age = age

    def showage(self):
        print("{} is {}".format(self.name, self.age))  # 通过self可以获取该类的属性


tom = Person("tom", 22)  # 实例化
jerry = Person("jerry", 23)

# 通过实例化后的对象可以调用其属性
print(tom.name, jerry.name)  # tom jerry
jerry.age += 1
print(jerry.age)  # 24
jerry.showage()  # jerry is 24

2、实例变量和类变量

　　实例变量是每一个实例自己独有的，通过类名是访问不到的；类变量是所有实例共享的属性和方法，其实例都可以访问：

class Person:
    age = 3  # 类变量

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例变量

tom = Person("tom")
jerry = Person("jerry")

print(tom.name, tom.age)  # tom 3
print(jerry.name, jerry.age)  # jerry 3
Person.age = 30
print(Person.age, tom.age, jerry.age)  # 30 30 30

3、对象的特殊属性

　　每一个对象都拥有不同的属性，函数、类都是对象，类的实例也是对象。

特殊属性	含义
__name__	对象名
__class__	对象的类型
__dict__	对象的属性的字典
__qualname__	类的限定名

　　举例如下：

class Person:
    age = 3  # 类变量

    def __init__(self, name):
        self.name = name  # 实例变量

# 类的属性
print(Person.__class__.__name__)  # type
print(sorted(Person.__dict__.items()))  # [('__dict__', <attribute '__dict__' of 'Person' objects>), ('__doc__', None), ('__init__', <function Person.__init__ at 0x0000008C5F541840>), ('__module__', '__main__'), ('__weakref__', <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>), ('age', 3)]

# 实例的属性
tom = Person("tom")
print(tom.__class__.__name__)  # Person
print(sorted(tom.__dict__.items()))  # [('name', 'tom')]

# 通过实例访问类的属性
print(tom.__class__.__name__)  # Person
print(sorted(tom.__class__.__dict__.items()))  # [('__dict__', <attribute '__dict__' of 'Person' objects>), ('__doc__', None), ('__init__', <function Person.__init__ at 0x0000008C5F541840>), ('__module__', '__main__'), ('__weakref__', <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>), ('age', 3)]

　　实例属性的查找顺序：实例会先找自己的__dict__，如果没有然后通过属性__class__找到自己的类，再去类的__dict__中去找。

五、类装饰器

　　本质上是为类对象动态增加了一个属性，而Person这个标识符指向这个类对象。

def add_name(name):
    def wrapper(cls):
        cls.name = name
        return cls

    return wrapper

@add_name("tom")
class Person:
    age = 3

print(Person.name)  # tom

六、类方法和静态方法

　　静态方法，不需要实例。静态方法主要是用来存放逻辑性的代码，主要是一些逻辑属于类，但是和类本身没有交互，即在静态方法中，不会涉及到类中的方法和属性的操作。可以理解为将静态方法存在此类的名称空间中。

　　类方法是将类本身作为对象进行操作的方法。他和静态方法的区别在于：不管这个方式是从实例调用还是从类调用，它都用第一个参数把类传递过来。

class Person:
    AGE = 20

    @classmethod
    def class_method(cls):
        print("class method")
        cls.AGE = 170

    @staticmethod
    def static_method():
        print("static method")

Person.class_method()  # class method
Person.static_method()  # static method
print(Person.__dict__)  # {'__doc__': None, 'static_method': <staticmethod object at 0x0000008CC02BAEF0>, 'AGE': 170, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__module__': '__main__', '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, 'class_method': <classmethod object at 0x0000008CC029D470>}

七、访问控制

1、私有变量

　　使用双下划线开头的属性名，就是私有属性。将属性设为私有，让外部访问不到，其本质就是将该属性名改名，改为（_类名__变量名），使用原来的属性名就访问不到了。那么如何去访问这个私有属性呢，可以通过方法来访问该私有属性。

class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        self.name = name
        self.__age = age

    def growup(self, i=1):
        if i>0 and i<100:
            self.__age += 1

    # 私有属性通过方法去访问
    def getage(self):
        return self.__age

tom = Person("tom")
tom.growup(20)
# print(tom.__age)  # AttributeError: 'Person' object has no attribute '__age'
print(tom.__dict__)  # {'name': 'tom', '_Person__age': 19}
print(tom.getage())  # 19

2、私有方法

　　私有方法的本质和私有变量的本质一样，只是将方法的名称改变（_类名__方法名）

class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        self.name = name
        self.__age = age

    # 保护方法，约定，没有改名
    def _getage(self):
        return self.__age

    # 私有方法，改名
    def __getage(self):
        return self.__age

tom = Person("tom")
print(tom._getage())  # 18
# print(tom.__getage())  # AttributeError: 'Person' object has no attribute '__getage'
print(tom.__class__.__dict__)  # {'__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, 'growup': <function Person.growup at 0x0000000935BC1A60>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__doc__': None, '__init__': <function Person.__init__ at 0x0000000935BC1840>, '_Person__getage': <function Person.__getage at 0x0000000935BC1AE8>, '__module__': '__main__'}
print(tom._Person__getage())  # 18

3、保护变量、方法

　　在变量或者方法名前面加上单下划线，就是保护变量、方法。这种变量或者方法可以直接访问，并没有改名，这只是开发者共同的约定，看到这种变量就如同私有变量，不要直接使用。

class Person:
    def __init__(self, name, age=18):
        self.name = name
        self._age = age  # 保护变量

    # 保护方法，约定，没有改名
    def _getage(self):
        return self._age

tom = Person("tom")
print(tom._age)  # 18
print(tom._getage())  # 18
print(tom.__dict__)  # {'_age': 18, 'name': 'tom'}
print(Person.__dict__)  # {'__module__': '__main__', '__doc__': None, '__dict__': <attribute '__dict__' of 'Person' objects>, '__weakref__': <attribute '__weakref__' of 'Person' objects>, '__init__': <function Person.__init__ at 0x000000E3DB071840>, '_getage': <function Person._getage at 0x000000E3DB071A60>}

 八、补丁

　　在运行时，对属性、方法、函数等进行动态替换。补丁往往是为了通过替换，修改来增强、扩展原有代码的能力。

# t1(原代码)
class Person:
    def get_score(self):
        ret = {"English": 78, "Chinese": 100, "History": 89}
        return ret

# t2（打补丁)
from t_class.t1 import Person

# 要修改的内容
def get_score(self):
    return dict(name=self.__class__.__name__, English=88, Chinese=38, History=100)

# 打补丁
def monkeypatchPerson():
    Person.get_score = get_score

if __name__ == '__main__':
    monkeypatchPerson()
    print(Person().get_score())

九、属性装饰器

　　一般好的设计是将实例的属性保护起来，不让外部去直接访问，外部使用getter和setter方法去获取和设置属性。

class Person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.__age = age

    @property
    def age(self):
        return self.__age

    @age.setter
    def age(self, age):
        self.__age = age

    @age.deleter
    def age(self):
        del self.__age
        print("del age")

tom = Person("tom", 22)
print(tom.age)  # 22
tom.age = 18
print(tom.age)  # 18
del tom.age  # del age

• 使用property装饰器的时候这三个方法同名
• property装饰器：它就是getter，这个必须有，有了它至少是只读属性
• setter装饰器：接收两个参数，第一个是self，第二个是要修改的值，有了它属性可写
• deleter装饰器：删除属性，很少用